25 марта 2019, понедельник, 04:22
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

СКОЛКОВО

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

25 июня 2018, 12:22

Трехмерная биопечать в невесомости

Схематическое изображение экспериментальной установки с ловушкой «магнитная яма» для удержания биообъектов
Схематическое изображение экспериментальной установки с ловушкой «магнитная яма» для удержания биообъектов
Vladislav A Parfenov et al // Biofabrication, 2018

Разработана новая технология 3D-печати биологических тканей, которая стала возможна благодаря исследованиям магнитной левитации в условиях невесомости. В перспективе разработка поможет создавать чувствительные к радиации биологические конструкции и восстанавливать поврежденные ткани и органы человека. В основу технологии легли результаты экспериментальных исследований, поддержанные грантом Российского научного фонда (РНФ). Результаты опубликованы в журнале Biofabrication. Кратко о них рассказывает пресс-релиз РНФ.

Существует множество методов трехмерной биопечати. Большинство из них использует некоторый каркас, на который слой за слоем наносятся клетки биологической ткани. Полученный объемный материал затем отправляется в инкубатор, где продолжается выращивание. Существуют способы, в которых биологические объекты создаются без применения каркаса, например магнитный биопринтинг, когда клеточный материал направляется в нужное место с помощью магнитных полей. В таком случае клетки необходимо каким-то образом помечать магнитными наночастицами.

Ученые из компании 3D BioprintingSolutions совместно с другими российскими и зарубежными коллегами разработали новый метод биопринтинга, который позволяет создавать трехмерные биологические объекты без использования каркаса и магнитных меток. Разработка этого метода стала возможна благодаря исследованиям ученых из Объединенного института высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН).

Процесс трехмерной самосборки в «магнитной яме». Источник: Vladislav A Parfenov et al // Biofabrication, 2018

«В период с 2010 по 2017 год на борту Российского сегмента Международной космической станции выполнен цикл уникальных экспериментальных исследований на установке «Кулоновский кристалл». Основным элементом установки является электромагнит, создающий специфическое неоднородное магнитное поле, в котором в условиях микрогравитации могут формироваться структуры из диамагнитных частиц (которые намагничиваются против направления магнитного поля)», — рассказал один из авторов исследования, Михаил Васильев, заведующий лабораторией диагностики пылевой плазмы ОИВТ РАН.

Сотрудники ОИВТ РАН в рамках своего экспериментального исследования описали, как ведут себя мелкие заряженные частицы, помещенные в магнитное поле специальной формы в условиях микрогравитации, то есть в невесомости. Помимо этого, ученые составили математическую модель этого процесса на основе методов молекулярной динамики. Благодаря этим результатам стало понятно, как можно получать однородные и протяженные трехмерные структуры из тысяч частиц.

Ранее существовавшие методики управления биопечатью с помощью магнитных полей имели ряд ограничений, связанных с гравитацией. Чтобы уменьшить влияние гравитационных сил, можно увеличить мощность магнитов, контролирующих магнитное поле, однако, это значительно усложняет установку. Второй способ — уменьшить гравитацию. По этому пути и пошла группа ученых из компании 3D BioprintingSolutions. Новый метод получил название «формативная трехмерная биофабрикация», он позволяет создавать трехмерные биологические структуры не послойно, а сразу со всех сторон. Для управление формой таких объектов ученые использовали экспериментальные данные и результаты математического моделирования, полученные учеными ОИВТ РАН.

Фотографии полученных тканевых конструкций при различном увеличении. Источник: Vladislav A Parfenov et al // Biofabrication

«Результаты космического эксперимента «Кулоновский кристалл» по исследованию формирования пространственно-упорядоченных структур легли в основу нового метода для формативной трехмерной биофабрикации тканевых конструкций, осуществляемой методом программируемой самосборки живых тканей и органов в условиях земного притяжения и условиях микрогравитации посредством неоднородного магнитного поля», — добавил ученый.

Биопринтеры на основе новой технологии смогут создавать различные биологические конструкции, которые можно будет использовать, например, для оценки неблагоприятного действия космической радиации на здоровье космонавтов при длительных космических миссиях. Также, по заявлению авторов, в перспективе эта технология сможет восстанавливать функцию поврежденных тканей и органов.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Древний Египет Западная Африка Латинская Америка Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: [email protected]
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.